静电学基础（导体电介质部分）ppt课件.ppt

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1、4.2.2有导体存在时的静电场1.导体的静电平衡导体：具有大量能够自由移动的带电粒子，因而能够很好地传导电流的物质。不论导体是否带电或是否受外电场的作用，只要导体内部和表面上任何一部分都没有宏观电荷运动，我们就说导体处于静电平衡状态。第一类导体：依靠电子导电，如金属等；第二类导体：依靠粒子导电，如酸、碱、盐的溶液等。静电平衡条件：根据静电平衡条件求证导体表面是等势面证明导体内部电势相等（1）导体内部场强处处为零，即导体是等势体。（2）导体表面紧邻处的电场强度垂直于导体表面，即导体表面是一个等势面。2.实心导体电荷分布实心导体的电荷分布在表面上接地效应导体接

2、地意味着导体与大地等电势（为零）证明：导体表面上不再有任何电荷静电平衡条件3.静电感应现象+++++++++感应电荷在外场作用下，引起导体上电荷重新分布的现象称为静电感应现象。++++++++++++++++++++导体内电场强度外电场强度感应电荷电场强度4.尖端放电现象导体紧邻处一点的电场强度对于孤立的带电导体来说，它的表面电荷分布大致遵循这样的定性规律：导体表面突出而尖锐的地方，曲率较大，电荷面密度较大；导体表面较平坦的地方，曲率较小，电荷面密度较小；表面凹陷处，曲率为负，电荷面密度更小。5.空腔导体电荷分布(1)导体腔内无电荷时的电荷分布根据高斯定理

3、和静电平衡条件判断处于静电平衡导体腔内无电荷时，腔内的场强为零，整个空腔导体（包括空腔）是一个等势体，导体空腔内表面上处处无净电荷，电荷只能分布在空腔导体外表面上，其分布特点和实心导体完全一样。内表面不带电(2)导体腔内有电荷时的电荷分布做高斯面包围空腔空腔内电荷量为+q，所以结论当空腔内有电荷+q时,内表面因静电感应出现等值异号的电荷-q，外表面有感应电荷+q（电荷守恒）6静电屏蔽现象空腔导体对外场的屏蔽作用为保证导体壳的电势不变，可以把导体壳接地空腔导体消除了腔外电场对腔内物体的影响精密电磁仪器的保护；高压作业时金属丝织成的工作服接地空腔导体对腔内带电

4、体的屏蔽作用+接地空腔导体消除了腔内电荷对腔外的影响腔内电荷只影响内表面电荷分布解：电荷电势公式和电势叠加原理金属球是个等势体金属球的电势为接地后金属球上的带电量为q'例4.12半径为R、带电量为Q的金属球外有一点电荷q，两者相距l，（1）若取无穷远为势能零点，求金属球的电势；（2）若将金属球接地，球上的带电量为多少？选取无穷远处为电势零点例4.13有一均匀带电的大平面，面电荷密度为σ0>0。如果在其近旁平行地放置一块不带电的相同大小的金属平板，在不考虑边缘效应情况下，求：（1）金属板上的电荷分布及周围空间的电场分布；（2）若把金属板接地，情况又如何？解：

5、静电感应和场的叠加原理ⅠⅡⅢ假设σ1和σ2带正电，P点场强为0根据电荷守恒定律σ1和σ2大小相等、方向相反金属板接地后，板与地成为一个导体，电势为零ⅠⅡⅢ例题：两平行且面积相等的导体板的面积比两板间的距离平方大得多，即S>>d2，两板带电量分别为qA和qB。试求静电平衡时两板各表面上电荷的面密度。解：根据电荷守恒定律设各面所带电荷均为正，以向右为正5.电容电容器(1)孤立导体的电容电势零点选无穷远处，孤立导体球的电势为孤立导体的电容单位：1F=1C/V如果导体球的半径为1m，刚它的电容为地球的电容(2)电容器+++++++++++－－－－－－－－－物理意义

6、:为两极板间电势差升高一个单位时所需的电量电容器++++++------例题：求平行板电容器的电容解：S>>d2，忽略边缘效应的影响（1）设两导体板分别带电±Q（2）两带电平板间的电场强度（3）两带电平板间的电势差（4）平板电容器电容例题：求球形电容器的电容解：球形电容器是由半径分别为R1和R2的两同心金属球面所组成，带电量分别为+Q和-Q。根据高斯定理＋＋＋＋＋＋＋＋*例题：求圆柱形电容器的电容。解：圆柱形电容器由两个同轴的导体圆柱面组成。++++----两个圆柱带电量+q和-q，线密度+λ和-λ圆柱形电容器可看作“无限长”高斯定理4.2.3有电介质存在

7、时的静电场电介质就是通常所说的绝缘体，导电能力非常差。无极性分子：正负电荷中心重合，不存在分子自身的电矩有极性分子：正负电荷中心不重合，相当于一个电偶极子1.电介质的极化有极分子电介质无极分子电介质＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－－＋＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－＋－取向极化位移极化电介质极化现象束缚电荷或极化电荷+++++++-------2.电介质对电容的影响相对电容率电容率+++++++-------3.电介质对静电场的影响＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－－－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－－－－－实验表明：极化电荷和自

8、由电荷的关系：以充满各向同性均匀电介质的平行板电容器为例4.有介质